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低酸素シグナルによる抑制性神経の発生制御機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 19K06680
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分44020:発生生物学関連
研究機関金沢医科大学

研究代表者

酒井 大輔  金沢医科大学, 一般教育機構, 講師 (90632646)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード低酸素 / 抑制性神経 / マウス / 低酸素シグナル / 抑制性神経発生 / Hif1α標的遺伝子 / 神経発生
研究開始時の研究の概要

「大脳組織内の酸素濃度が抑制性神経の発生を制御する」という仮説を立証するために、低酸素応答因子であるHif1αの標的遺伝子の内、抑制性神経の発生を誘導できるものを探索する。そして、低酸素シグナルによる抑制性神経発生制御機構を解明する。さらに、脳内の酸素濃度を変化させることで人為的に抑制性神経の発生を制御することが可能か検証する。

研究成果の概要

子宮内の低酸素環境と哺乳類大脳新皮質発生との関係を解析するために、低酸素応答因子Hif1αの神経前駆細胞特異的なノックアウト マウスを作成した。そして、Hif1αノックアウト マウスの大脳腹側で抑制性神経が異所的に誘導されていることを見出した。Hif1αの欠損により大脳で発現が変動する遺伝子を探索し、Fgf15とGm10046を同定した。Fgf15の強制発現系の確立とGm10046のノックアウト マウスの作成により、抑制性神経発生におけるこれら遺伝子の機能解析の基盤作りが完了した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

形態形成という発生イベントは遺伝的プログラムによって進行するが、環境要因も関与することが知られている。本研究では、哺乳類胚を取り巻く低酸環境が大脳発生の遺伝的プログラムを修飾し、大脳発生を制御する可能性を検討した。本研究の成果により、子宮内の低酸素環境が撹乱されることで、仔の抑制性神経の数が変化する可能性が示唆された。てんかんや自閉症スペクトラム症は抑制性神経の数が変化することで発症することが示されている。このことから、本研究成果は精神疾患の発症機構の解明や治療法の開発につながる可能性が示唆された。

報告書

(5件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Hif1α-dependent hypoxia signaling contributes to the survival of deep-layer neurons and cortex formation in a mouse model.2022

    • 著者名/発表者名
      Sakai D, Sugawara T, Kurokawa T, Murakami Y, Tomosugi M, Masuta H, Sakata-Haga H, Hatta T, Shoji H
    • 雑誌名

      Mol Brain.

      巻: 15 号: 1 ページ: 28-28

    • DOI

      10.1186/s13041-022-00911-0

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Dynamic regulation and requirement for ribosomal RNA transcription during mammalian development2022

    • 著者名/発表者名
      Falcon Karla T.、Watt Kristin E. N.、Dash Soma、Zhao Ruonan、Sakai Daisuke、Moore Emma L.、Fitriasari Sharien、Childers Melissa、Sardiu Mihaela E.、Swanson Selene、Tsuchiya Dai、Unruh Jay、Bugarinovic George、Li Lin、Shiang Rita、Achilleos Annita、Dixon Jill、Dixon Michael J.、Trainor Paul A.
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 119 号: 31

    • DOI

      10.1073/pnas.2116974119

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] LIF?IGF Axis Contributes to the Proliferation of Neural Progenitor Cells in Developing Rat Cerebrum2022

    • 著者名/発表者名
      Takata Sho、Sakata-Haga Hiromi、Shimada Hiroki、Tsukada Tsuyoshi、Sakai Daisuke、Shoji Hiroki、Tomosugi Mitsuhiro、Nakamura Yuka、Ishigaki Yasuhito、Iizuka Hideaki、Hayashi Yasuhiko、Hatta Toshihisa
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 23 号: 21 ページ: 13199-13199

    • DOI

      10.3390/ijms232113199

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Exposure to Maternal Immune Activation Causes Congenital Unfolded Protein Response Defects and Increases the Susceptibility to Postnatal Inflammatory Stimulation in Offspring2021

    • 著者名/発表者名
      Shimizu Yo、Tsukada Tsuyoshi、Sakata-Haga Hiromi、Sakai Daisuke、Shoji Hiroki、Saikawa Yutaka、Hatta Toshihisa
    • 雑誌名

      Journal of Inflammation Research

      巻: Volume 14 ページ: 355-365

    • DOI

      10.2147/jir.s294238

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Altered kynurenine pathway metabolites in a mouse model of human attention-deficit hyperactivity/autism spectrum disorders: A potential new biological diagnostic marker.2019

    • 著者名/発表者名
      Murakami Y, Imamura Y, Saito K, Sakai D
    • 雑誌名

      Scientific reports

      巻: 10(1) 号: 1 ページ: 1-15

    • DOI

      10.1038/s41598-020-60585-3

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 低酸素環境による大脳発生制御2022

    • 著者名/発表者名
      酒井大輔
    • 学会等名
      日本先天異常学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 生理的低酸素による抑制性神経分化制御機構の解明2021

    • 著者名/発表者名
      酒井大輔、坂田ひろみ、八田稔久、東海林博樹
    • 学会等名
      日本生化学会北陸支部第39回大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 低酸素応答因子Hif1αによる抑制性神経分化制御機構の解明2020

    • 著者名/発表者名
      酒井大輔、東海林博樹
    • 学会等名
      日本生化学会北陸支部第38回大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Deregulation of histone methylation is implicated in the etiology of frontonasal dysplasia2019

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Sakai
    • 学会等名
      第59回日本先天異常学会学術集会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 哺乳類全胚培養法の実際2019

    • 著者名/発表者名
      酒井大輔
    • 学会等名
      第46回日本毒性学会学術年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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